Выбор места расположения и технологической схемы водозабора

Выбранное место расположения водозабора должно располагаться как можно ближе к потребителю; при хозяйственно-питьевом водоснабжении необходим учет санитарных требований, возможности расширения границ объекта водоснабжения в перспективе и организации зон санитарной охраны. Количество и качество воды в водоисточнике должны соответствовать требованиям потребителя (с учетом возможности обработки воды). Топографические, гидрологические, геологические и гидрогеологические условия площадки строительства должны быть благоприятными или хотя бы приемлемыми для строительства и эксплуатации сооружений. Водозабор должен располагаться на достаточно устойчивом участке реки, характеризующемся благоприятными гидравлическими и шуголедовыми режимами речного потока. Благоприятный гидравлический режим должен обеспечить устойчивое сохранение речного потока у сооружений, необходимые глубины и формы русла, транзитное перемещение мимо сооружений наносов, скоплений льда и шуги. Благоприятный режим речного потока наблюдается у вогнутого берега плесовых участков. Здесь наибольшие глубины воды и динамическая ось потока приближены к вогнутому берегу, что в наибольшей мере обеспечивает транзитное движение шуголедовых масс мимо водозабора и меньшую вероятность шугозаполнения русла. Отложение наносов возможно лишь в верхней части плесовой ложбины при смыве гребня расположенного выше переката в межень. Водозабор располагают в пределах третьей четверти излучины реки. Нежелательно располагать водозабор в плесе ниже незамерзающего зимой переката либо следует предусматривать с целью ликвидации полыньи ее покрытие хворостяным плетнем, соломенными матами и пр. Не допускается размещать водоприемники в зоне движения судов и плотов, в местах зимовки и нереста рыб, скопления плавника и водорослей, возникновения зажоров и заторов, в зоне отложения и жильного движения донных наносов. Не рекомендуется размещать водоприемники на участках нижних бьефов ГЭС, прилегающих к гидроузлу, в верховьях водохранилищ. Технологическая схема водозаборных сооружений, обычно включающая водоприемник, водоочистной сеточный колодец и насосную станцию, выбирается соответственно требуемому расходу воды, категории водозабора, гидрологическим характеристикам водоисточника, топографическим и геологическим условиям, требованиям санитарной инспекции, организаций рыбоохраны и водного транспорта. При выборе схемы водозаборных сооружений надо учитывать и возможное увеличение дебита водозабора в перспективе.

На рис. представлены основные схемы водозаборных сооружений, отличающихся местом расположения водоприемника и компоновкой основных сооружений водозабора. В состав водозаборных сооружений (рис. а) входит русловой затопленный водоприемник, находящийся в некотором удалении от берега (где глубина воды достаточна для его расположения). Водоприемные отверстия таких водоприемников в отдельные периоды года практически недоступны для обслуживания. Водоприемные отверстия берегового незатопляемого водоприемника, показанного на рис. , 6, всегда доступны для обслуживания, что имеет большое значение для обеспечения бесперебойной подачи воды водозаборными сооружениями.

Кроме водоприемников на рис. 6.40 показаны самотечные водоводы (для транспортирования воды от водоприемника на берег), береговой сеточный колодец, предназначенный для расположения в нем водоочистных сеток и насосные станции I подъема для создания необходимого напора со всасывающими и напорными водоводами, камерами предохранительных устройств и переключений. Водоочистные сетки в водозаборе (см, рис. 6.40, б) располагаются в береговом водоприемнике, что упрощает технологическую схему водозаборных сооружений. Водозаборные сооружения оборудуют плоскими или вращающимися (ленточными) водоочистными сетками; вращающиеся сета применяют при Qв > 1 м3/с.

Схема водозаборных сооружений упрощается при совмещении сеточного колодца и насосной станции в одном здании. Такое совмещение необходимо при применении насосов с малой высотой всасывания и амплитуде колебания уровней воды в реке больше 6-8 м, а также, как правило, при оборудовании водозаборных сооружений вращающимися сетками.

На рис. 6.41 приведена схема водозаборных сооружений совмещенного типа с русловым затопленным водоприемником, на рис. 6.42 - схема берегового водозаборного сооружения совмещенного типа; здесь в одном сооружении совмещены водоприемник, сеточный колодец и насосная станция. Водозаборные сооружения, схемы которых показаны на рис. 6.40, именуют водозаборными сооружениями раздельного типа.

Рис. . Схемы водозаборных сооружений

а - раздельного типа с русловым затопленным водоприемником; б - то же, с береговым незатопляемым во-доприемником; 1 и 2 - уровни воды минимальный и максимальный расчетной обеспеченности соответет-венно; 3 - русловой затопленный водоприемник; 4 - самотечные водоводы; 5 - береговой сеточный колодец; 6 - всасывающие водоводы; 7 - насосная станция; 8 - напорные водоводы; 9 - камера переключений и пре-дохранительной аппаратуры; 10» 11 - водоводы для подачи воды на промыв решеток и водоводов обратным током воды; 12 - береговой незатопляемый водоприемник

Нежелательно располагать водозабор в плесе ниже незамерзающего зимой переката либо следует предусматривать с целью ликвидации полыньи ее покрытие хворостяным плетнем, соломенными матами и пр. Не допускается размещать водоприемники в зоне движения судов и плотов, в местах зимовки и нереста рыб, скопления плавника и водорослей, возникновения зажоров и заторов, в зоне

водозаборы для хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения действуют в течение всего года и, как правило, не допускают перерывов в подаче воды. По характеру водопотребления и требуемой обеспеченности подачи воды водозаборные сооружения разделяют на три категории (табл. 6.7).

Рис. Схема водозаборных сооружений совмещенного типа с русловым затопленным

водоприемником

1- затопленный водоприемник; 2 - вихревая камера; 3»4- уровни воды минимальный и максимапьный соответственно; 5 - самотечные водоводы; 6- насосная станция, совмещенная с сеточным зданием; 7- сеточное отделение; 8 - сетка водоочистная вращающаяся; 9 - кран подвесной однобалочный; /0-таль; ^/-монтажный проем; 12 - помещения для электрических распределительных устройств, щитов автоматики; 13 - монорельс для тали; 14 - насосное отделение

Рис. Береговое водозаборное сооружение совмещенного типа

1 и 2 - уровни воды минимальный и максимальный соответственно; 3 - водоприемные отверстия; 4 - пазы для установки сороудерживающих решеток, рыбозащитных сеток, затворов и для передвижения промывных устройств; 5 - водоприемно-сеточное отделение; 6 - наземный павильон; 7 - сетка водоочистная вращаю-щаяся; 3 - кран подвесной; 9 - помещения электрических распределительных устройств, щитов управления и еигналйзации, вентиляционных устройств; 10 - служебный мост для сообщения с берегом; 11 - кран мосго-вой радиальный; 12 - насосное отделение; 13 - берегоукрепление; 14 - напорные водоводы; 15 - дренажный канал для сбора воды; 16- приямки для сбораосадка

Кроме показанных на рис. 6.40-6.42, применяют водозаборы комбинированного типа (например, с несколькими водоприемниками различных типов - с береговым затопляемым и русловым затопленным; с двумя ярусами самотечных водоводов и во-доприемниками, предназначенными для забора воды в различные гидрологических фазах), с водоприемником с водоприемными отверстиями и с подрусловым приемом воды (инфильтрационным), с водоприемником, имеющим секции с водоприемными отверстиями и секции с фильтрующим приемом воды.

При широкой заливаемой в половодье пойме строительство водозаборных сооружений с самотечными водоводами (рис. а) будет осложнено необходимостью прокладки водоводов значительной протяженности на большой глубине в сложных гидрогеологических условиях. В этом случае береговые сооружения водозабора можно расположить на островке, отсыпанном на пойменной террасе; самотечные водоводы будут короткими, а напорные пересекут пойму на относительно небольшой глубине (рис. 6). Сообщение с водозабором будет возможно по дороге, проложенной по пойме вдоль водоводов, а при высоких уровнях воды - с помощью плавсредств (кроме периода ледохода). Дорога может быть проложена и по дамбе, соединяющей

островок с коренным берегом.

Рис. Схемы водозаборных сооружений

а - с самотечными водоводами; 6- с расположением береговых сооружений водозабора на незатопляемом островке; в - с сифонными водоводами; 1 и 2 - уровни воды минимальный и максимальный соответственно; 3 - затопляемый водоприемник; 4 - самотечные водоводы; 5 - береговая насосная станция, совмещенная с сеточным помещением; 6- напорные водоводы; 7- островок, насыпанный на пойме; 8- щебень дамбы; 9 –сифонный водовод; 10 – труба к вакуум-насосу

Водоприемник с береговыми сооружениями, располагаемыми на коренном берегу, можно соединить сифонными водоводами (рис. 6.43, в). Береговые сооружения водозаборов (см. рис. 6.43) могут выполняться по схемам водозаборов раздельного или совмещенного типа. Сифонные водоводы допускается применять в водозаборах второй и третьей категорий, а применение их в водозаборах первой категории должно быть обосновано.

В отдельных случаях строительство берегового водозабора совмещенного типа ведут в котловане на некотором расстоянии от реки, а воду к сооружению подводят по каналу (рис. 6.44).

При заборе больших расходов воды из шугоносных рек применяют водоприемные ковши, поверхность воды в которых покрывается льдом на несколько дней ранее реки. Переохлаждение воды в ковше и образование внутриводного льда прекращаются, а шуга, поступающая с водой из реки, всплывает уже в начале ковша и частично рас-гшавляется за счет притока глубинного тепла земли (рис. 6.45). В отдельных случаях ковши в составе водозаборных сооружений применяют для увеличения относительного отбора воды из реки. По опыту эксплуатации водозаборных сооружений считают, что при относительном водоотборе из реки а = (2,,/бт/л 2 0,25 (где (?„ - расход воды, подаваемой водозабором, а 2т,„ - минимальный расход воды в реке) из русел равнинных рек возможен забор воды с помощью затопленных водоприемников

Рис. Водозаборные сооружения с водоподводящим каналом

Рис. Водозаборные сооружениия с водоприемным ковшом

При <х = 0,25...0,75 надежный отбор воды возможен только из незашугованного открытого потока при особо благоприятной форме и состоянии русла. Чаще бывает необходимо строительство руслововыправительных и руслорегулирующих сооружений. Величина относительного водоотбора зависит от типа водоприемника, глубины воды при ее увеличении и уменьшении после отбора воды, особенностей русла и шуголедовых условий. При дебите водозабора, превышающем предельный относительный водоотбор, или при недостаточной глубине воды в реке в состав сооружений включают водоподъемную плотину либо в отдельных случаях водоприемный ковш.

Для обеспечения бесперебойной подачи воды предусматривают секционирование водозаборных сооружений. Минимальное число секций - две. Водозаборы малой и средней мощности (до 1-2 м3/с) обычно устраивают двухсекционными. При большей мощности сооружений число секций может быть больше двух. Например, водозаборное сооружение совмещенного типа мощностью 5 м3/с (см. рис. 6.64) запроектировано с трехсекционным водоприемно-сеточным отделением. В водозаборах большой мощности число секций может быть принято по числу насосов. Секционирование обяза-тельно для водоприемников, самотечных водоводов, сеточных колодцев и водоприемно-сеточных отделений насосных станций (и желательно для насосных станций при амплитуде колебания уровней воды более 10м). В табл. 6.9 приведены рекомендации по применению водозаборных сооружений различных типов.

Таблица

Водозаборные сооружения	Область и условия применения
С русловым водоприемником:
- раздельного типа	Пологий берег; наличие пойменной террасы; отсутствие достаточных глубин у берега; нескальный грунт. Амплитуда колебаний уровней воды в реке до 6-8 м; допускаемая высота всасывания насосов - более 3-4 м; производительность водозабора до 1м3/с
- раздельного типа с сифонными водоводами	Большое заглубление самотечных водоводов на большой длине; неблагоприятные геологические и гидрогеологические условия для укладки самотечных водоводов
- совмещенного типа	Амплитуда колебаний уровней воды – более 6 м при производительности водозабора до 1 м3/с; при производительности 1-6 м3/с – амплитуда любая
С береговым водоприемником:
- раздельного типа	Наличие достаточных глубин в русле у берега; крутой берег; незагрязненность воды у берега. Амплитуда колебаний уровней воды в реке до 6-8 м; допускаемая высота всасывания насосов - более 3-4 м; производительность водозабора – до 1,5 м3/с
- совмещенного типа	Амплитуда колебаний уровней воды – любая; производительность водозабора – любая ; необходимость установки насосов под залив
- совмещенного типа с дополнительным русловым водоприемником	Загрязненность воды у берега в межень и относительно небольшая в половодье; амплитуда колебаний уровней воды в реке - любая; производительность водозабора – более 1 м3/с